IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В мировом производстве мембран особо большое внимание обращено на полисульфоны (полиэфирсульфоны, полиарилсульфоны, полифениленсульфоны). Это обусловлено достаточно высокой химической и механической прочностью этих полимеров, их высокой температурой стеклования (200-220°С), возможностью придавать мембранам из этих полимеров гидрофильные свойства. Основные достоинства мембран из полиэфирсульфона следующие: механическая прочность; химическая и биологическая инертность; термическая стабильность, которая позволяет многократно стерилизовать фильтрующие элементы в местах их установки потоком острого пара при температуре до 140°С.

Известно, что большинство полимерных мембран изготавливается технологией фазового распада раствора полимера, реализуемой на практике четырьмя методами:

1) фазовым распадом, индуцированным нерастворителем-осадителем (non-solvent induced phase separation - NIPS);

2) фазовым распадом, индуцированным парами осадителя (vapor induced phase separation - VIPS);

3) фазовым распадом, индуцированным испарением растворителя (evaporation induced phase separation - EIPS);

4) фазовым распадом, индуцированным охлаждением (thermally induced phase separation TIPS).

Большинство способов изготовления мембран из полисульфона и полиэфирсульфона с размером пор от 0,1 до 1 мкм основаны на методе VIPS и включают следующие стадии: приготовление гомогенного раствора полимера, полив его на подложку (металл, стекло и т.п.), выдержка в парах осадителя (вода), погружение в раствор осадителя, отмывка мембраны и затем сушка. [2]

В 1993 году стало известно получение гидрофильной мембраны из полимерного состава, содержащего полиэфирсульфоны, поли-2-оксазолины и поливинилпирролидон по патенту США №5178765. Мембрану получают по технологии литья из раствора путем смешения поли-2-этилоксазолина, диметилформамида в качестве органического растворителя, полиэфирсульфона, поливинилпирролидона и полиэтиленгликоля, взятых в мас.ч. соответственно 1,5:20,5:13:64,5; получают гидрофильную мембрану, не теряющую гидрофильность при эксплуатации. Основным недостатком указанной мембраны является ее недостаточно высокие прочность и производительность.[4]

Другой способ получения микрофильтрационных гидрофильных мембран по патенту США №5906742 был опубликован в 1999 году, и предназначен для применения в медицине. В соответствии со способом а мембрану на основе полисульфона получают растворением полимера в органическом растворителе, выдерживают в газовой среде в течение 5-35 сек при влажности 50-80%, после чего формуют в осадительной ванне. Полученная в соответствии со способом прототипа мембрана имеет высокие показатели производительности, но, судя по достигаемому размеру пор, характеризуется низким качеством разделения, что делает невозможным оценку ее свойств традиционным методом точки проскока пузырька.[5]

Известны нерастрескивающиеся гидрофильные полиэфирсульфоновые мембраны по патенту США №6465050 (опубл. в 2002 г.), которые получают путем непосредственного покрытия всей поверхности гидрофильной мембраны водным раствором полиалкиленоксидного полимера и полифункционального мономера, дальнейшей полимеризации мономера на всей поверхности мембраны при условиях, которые вынуждают получаемый полимер присоединяться к полиэфирсульфону, из которого выполнена мембрана. Серьезным недостатком указанного технического решения является сложность технологии, ставящей цель упрочнение получаемой мембраны, а также низкая воспроизводимость результатов. Причиной, препятствующей достижению обозначенного ниже технического результата, является необходимость проведения реакции полимеризации и сшивки на поверхности мембраны в статических условиях без перемешивания.[6]

Известны открытопористые фильтрационные мембраны и способ их получения по заявке Германии №102004009877 (опубл. 2005 г.), в соответствии с которой указанные мембраны формуют из растворов полиэфирсульфона в водорастворимом простом полиэфире (полиэтиленгликоль с молекулярной массой 200-600, диметиловом эфире триэтиленгликоля) или его смеси с апротонным растворителем. Основным недостатком указанного технического решения является недостаточно высокая производительность указанных мембран при использовании для разделения различных водных растворов.[1]

Другой состав для получения полимерной гидрофильной микрофильтрационной мембраны включает в масс.ч. полиариленсульфон - 100, поливиниламид - 1,25-6,67, органическую кислоту с константой ионизации 1,8·10-5-6,0·10-2 - 200-300 и органический растворитель - 360-848,8. Для получения мембраны растворяют полиариленсульфон и поливиниламид в органическом растворителе с дополнительным введением органической кислоты. Полученный формовочный раствор наносят на движущуюся поверхность при скорости 0,5-1,5 м/мин и выдерживают на воздухе при фиксированной относительной влажности воздуха. Формование проводят в осадительной ванне, содержащей 10-90% воды и 10-90% одно- или многоатомного спирта, и сушат. Полученные мембраны обладают повышенной прочностью, повышенной производительностью при высоком качестве разделения. [3]

Наиболее новый способ получения трубчатого фильтрующего элемента с полимерной мембраной для фильтрации жидкостей включает растворение мембранообразующего полимера: полиэфирсульфона, полисульфона или поливинилхлорида и модифицирующей добавки. Полученный раствор наносят на внутреннюю поверхность вертикально расположенной открытопористой трубки и отверждают. В качестве модифицирующей добавки используют смесь лапроксида с полиэтиленполиамином, или пиперазином, или дифениламином. Изобретение позволяет получить гидрофильные мембраны с более высокими техническими характеристиками.[2]

Таким образом, вот уже на протяжении нескольких десятков лет ведутся разработки по получению мембран из полисульфонов. С каждым годом ведущие ученые пытаются усовершенствовать технологии с целью создать мембрану с улучшенными механическими и физико-химическими показателями.

Список использованной литературы:

1. Патент ГерманииDE102004009877A , МКИ B01D67 / 00, B01D69 / 02, B01D71 / 68, B01D71 / 52, B01D71 / 68. Фильтрация открытопористой мембраной и способ ее получения./ Blicke, Carsten , Voßenkaul, Klaus, Schäfer, Stefan, Kullmann, Christoph.

2. Патент РФ 2440182 МКИ B01D71/68, B01D67/00. Способ получения плоской пористой мембраны из полиэфирсульфона./ Астахов Е.Ю., Жиронкин С. Ф., Колганов И. М., Царин П. Г., Клиншпонт Э. Р., Головинов Ю. В., Козловский К. Э.

3. Патент РФ2446864 МКИ C08L81/06, C08L77/02, C08L 77/10, C08L39/06, C08K5/09, B01D71/68. Состав для получения полимерной гидрофильной микрофильтрационной мембраны и способ получения полимерной гидрофильной микрофильтрационной мембраны./ Федотов Ю.А., Лепешин С.А., Тарасов А.В.

4. Патент США5178765 МКИ B01D71 / 62, B01D67 / 00, B01D71 / 68. Гидрофильные мембраны , полученные из полиэфирсульфона / поли-2-оксазолина / поливинилпирролидона смеси./ Hu Hopin, Katsnelson Inessa, Wu Xiaosong.

5. Патент США5906742 МКИ B01D67 / 00, B01D69 / 02, B01D71 / 68. Микрофильтрации мембраны, имеющие высокую плотность пор и смешанной изотропной и анизотропной структурой. / Wang I., Ditter Jerome F.,Morris, Rick

6. Патент США6465050 МКИ C 08 J 7/18. Нерастрескивающиеся гидрофильные полиэфирсульфоновые мембраны./ Witham Michael J., Johnson James S.

Код для цитирования: Скопировать